JP2019511254A - 析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金の使用、および材料除去加工によってインプラントまたは補綴を作製する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、サブトラクティブプロセスを適用して、インプラントまたは補綴、特に歯科インプラントまたは補綴の簡易な作製を可能にする可能性を示す。この目的のため、本発明では、ブランクの作製に析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金を使用することを提案する。このようなブランクは、本発明による方法の過程において軟質な状態で提供される。続いて各コンポーネント（インプラントまたは補綴）は軟質なブランクから材料除去加工によって作製される。続いてインプラントまたは補綴の熱処理が行われ、その硬度は析出硬化または固溶体形成によって調整される。

Description

本発明は析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金の使用、および材料除去加工によってインプラントを作製する方法に関する。

本明細書が合金の濃度に関して記載している場合、特段の記載のない限り、それらは常に重量に関する言及である。

人体または動物体の内外で使用されるコンポーネントの作製に際して、広範囲の材料が使用される。これはプラスチック材料からセラミック材料および貴金属材料、そして非貴金属から成る金属材料へと及ぶ。

「人体または動物体の内外で使用されるコンポーネント」という記載には、この場合、ネジ、スプリント、ブレース、股関節もしくは膝関節の部品などの、体内に永久的に取り付けられるインプラント、自然骨もしくは関節の代わりとして、顎およびその他の部分に永久的に固定される歯科支台もしくはその他の歯科インプラント、ならびに歯科補綴の部品（ブリッジ、部分義歯もしくは総義歯）などの、一時的もしくは永久的に身体に取り付けられる補綴、または特に歯科治療に必要とされる工具が含まれる。非貴金属ベースのこれらの材料は、特にＣｏＣｒおよびＮｉＣｒ材料などのコバルト基またはニッケル基の合金を含み、これらは一般的には歯科用途に使用されるが、特に股関節や膝関節などの関節インプラントにも使用される。

インプラントまたは補綴用の材料は十分に耐食性があり、最適な生体適合性を有していなければならない。従って使用中、これらの材料は、これらの材料から作製されたコンポーネントが使用される身体に有害な影響を与えてはならず、また、幸福や健康に悪影響を与える可能性のある他の反応を引き起こしてはならない。

同時にインプラントまたは補綴の材料は、使用目的に対して十分な強度、ロバスト性などの機械的性質を有していなくてはならない。

最後に、このような材料はまた、多くの場合、インプラントまたは補綴の、特に繊細で、それぞれの場合に個別に適合されるデザインを実現させることができるよう、取り扱いや加工が容易に行われるようなものでなくてはならない。

本明細書に記載するコバルト基材料の場合、歯科技術分野において３つの製造ルートが確立されており、それぞれのルートにおいて材料挙動に対する要求事項が異なる。

これらのルートには、各インプラントまたは各補綴がモデルに基づいて形成される従来の鋳造プロセスが含まれる。口腔内で使用されるインプラントの例では、この目的において、先ず口腔のネガ型が流延材料によって作製される。これに基づいて消失型が作製され、この中に溶融金属が流し込まれる。通常これに続いて機械的第２加工が行われ、インプラント形状の最適な適合が確保される。インプラントまたは補綴が義歯の場合、口腔内に埋め込む、または配置した後、見える部分には従来よりセラミックのベニアが設けられる。この場合、インプラントの金属材料またはインプラントは、最適化された機械的性質および同様に最適化された適合性だけでなく、通常は焼成によって行われる、セラミックベニアのインプラントへの適用に対して最適な適合性も有していなければならない。義歯として使用され、口腔内に継続して設置される補綴は、従来より、顎または残存歯に埋め込まれた支台に取り付けられる。

従来の鋳造プロセスに代わるものとして、インプラント作製のためのいわゆる付加製造プロセスが知られている。これらのプロセスは一般に金属粉末によるものであり、特に口腔内で使用される補綴またはインプラントの作製においても使用される。付加プロセスには一般に３Ｄ印刷と、特にレーザ焼結またはレーザ溶融とが含まれる。付加プロセスにおいて、通常は口腔のデジタル画像が生成され、この画像は作製されるインプラントの３Ｄモデルを生成するために使用される。レーザ焼結では、３Ｄモデルに応じて合金粉末が層状に塗布され、レーザ光線によって焼結または溶融される。このような付加プロセスの有利な点は、従来の鋳造プロセスに存在する脱型の問題を考慮する必要なく複雑な形状のインプラントを完成させることができ、同時に、個々に形成されるインプラントコンポーネントを工業規模で作製することができるということである。義歯の３Ｄ印刷に関する先行技術は、「歯科修復の３Ｄ印刷」の記事、金属粉末レポート第２号、２０１３年３月／４月、３２〜３３ページに記載されており、一方、レーザ焼結による歯科インプラント作製方法の例は欧州特許出願第１９７２３２１Ｂ１号明細書に記載されている。

先行技術で確立されている、歯科で使用される特にインプラントまたは補綴を作製するための第３の方法として、いわゆるサブトラクティブまたは除去プロセスがある。これらのプロセスにおいて、それぞれのインプラント材料から成るブランクが用意され、このブランクからそれぞれのインプラントが切削加工によってけずられる。これらのプロセスにおいても口腔またはインプラントが使用される領域のデジタル画像が最初に生成され、この画像はインプラントの３Ｄモデルを生成するために使用される。続いてインプラントは、通常、固体ブロックからブランクをフライス加工することによって作製される。作製されるインプラントの形状に応じて、円盤体、立方体、円筒体または直方体がブランクとして使用される。

インプラントの材料として使用するための承認を得るために、これらの材料には特に生体適合性および耐久性が保証されるような広範囲のテストを行わなければならない。これらのテストには費用がかかるため、３つの確立された製造ルートに同じ材料を使用するという基本的な取り組みがある。このため、インプラントの材料には広範囲にわたる特性が必要である。

特に口腔での用途に提供される従来のＣｏＣｒ材およびＮｉＣｒ材の１つの特徴は、それらが本来、硬いことである。これはつまり、その最終硬度およびその他の機械的性質を調整するために特別な熱処理を行う必要はなく、むしろ要求される特徴プロファイルがそれぞれの合金の製造直後に存在することを意味している。製造ルートＩ（従来の鋳造プロセス）およびＩＩ（付加プロセス）の場合、これは問題ではなく、むしろ通常望ましい、というのも、成形品の作製後、各インプラントコンポーネントにはせいぜい研削または研磨などの微細加工が施されるので、所望する特性がすでに材料に存在すると有利である。

インプラント用の従来のコバルト基合金は、本来、硬い状態でその組成に応じて、高い強度（降伏力＞５００ＭＰａ）を達成し、その結果、最大４０ＨＲＣの硬度をもたらす。

本明細書に記載する目的にとってそれ自体有利なこれらの特性は、サブトラクティブ加工プロセスでは材料除去の妨げとなる。ブランクの切削加工において、硬度が高いと工具の摩耗が増え、加工時間がより長くなる。

上述の先行技術に鑑みて、本発明の課題は、サブトラクティブプロセスを適用して、インプラントまたは補綴、特に歯科インプラントまたは補綴を簡易に作製することのできる可能性を示すことである。

この課題を解決するために、本発明は請求項１に示す使用および請求項２に示す方法を提案する。

本発明の有利な実施形態を従属請求項に示し、包括的発明概念と共に以下に詳述する。

従って本発明は、ブランクの作製において析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金を使用することを提案する。ブランクの柔軟な状態において、このブランクからインプラントまたは補綴が切削加工によってけずられ、これらのインプラントまたは補綴には切削加工後に熱処理が施され、これらのインプラントまたは補綴の最終硬度は析出硬化または固溶体形成によって調整される。

本発明はまた、少なくとも以下のステップを実行してインプラントを作製することを提案する：
‐析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金から成る軟質なブランクを用意するステップ；
‐軟質なブランクからインプラントまたは補綴を切削加工によってけずるステップ；および
‐インプラントまたは補綴を熱処理し、析出硬化または固溶体の形成によって硬度を調整するステップ。

従って、本発明による使用および本発明による方法に共通していることは、各インプラントまたは補綴コンポーネントが作製される各ブランクは析出硬化または固溶強化コバルト基材料から作製されることであり、この材料はその初期の状態、すなわち材料除去加工に提供される状態ではまだその最終硬度に達しておらず、むしろ材料の構造内に生ずる析出物の結果として最終熱処理後に初めて最終硬度に達するように設計されている。

本発明によって提供される、低硬度の特徴を持つ、ブランクの軟質な構造は、特にブランクを材料除去加工前に溶体化焼鈍することによって調整することができ、溶体化焼鈍プロセスにおいて、上述のブランクの硬度は金属間相の分解と結晶成長とを促すことによって低下する。

ブランクの作製は、鋳造によるまたは同様にそれ自体周知の粉末冶金プロセスの適用による従来の方法によって実行することができる。この例として、鋳造、鋳造および成形、精密鋳造ならびに粉末および熱間等静圧圧縮成形がある。

各コンポーネントの最終硬度と比べると本発明によるブランクは低硬度であるため、上述のブランクは、工具の摩耗を抑え、より速い速度で加工することができる。材料は一般に切削プロセス、特にフライス加工によって除去される。しかしながら、本発明によるブランクに存在する低硬度を利用しながら材料の効果的な除去を可能にする他の全てのプロセスも、この目的に適している。

完成したインプラントまたは補綴コンポーネントに求められる機械的性質は、本発明によって、材料除去、成形加工後に行われる熱処理によって調整される。この熱処理によって析出硬化または固溶体の形成がもたらされ、その結果、インプラントが特に歯科分野に関して有すべき高い強度に調整される。析出硬化および固溶体の形成はもちろん一緒に生じ得、共に硬度の増加に貢献する。それぞれの合金を調整することにより、析出硬化の効果は固溶体形成の効果を上回り、またはその逆もある。

典型的には、本発明によって提供されるブランクは円盤体であり、これから各インプラントはフライス加工によってけずられる。このような円盤体は専門用語で「フライス盤」とも称される。

この場合、本発明は、歯科インプラントの作製に特に適しており、このインプラントは、義歯の留め具として、もしくは義歯として直に、もしくは義歯を顎に固定するための補助具として、または義歯としてもしくは義歯用に顎に取り付けられる歯科補綴のために導入される。

材料を除去することによってインプラントまたは補綴、特に歯科インプラントまたは補綴が作製されるブランクの材料として使用される、本発明によって提供されるタイプのコバルト基合金は、先行技術（例えば欧州特許出願第１９７２３２１Ｂ１号明細書）によって周知である。しかしながら上述の文献において、上述の合金はその他の使用または作製プロセスに使用される。

本発明においてのみ、周知のこれらの合金がブランクとして材料除去加工に最適な特性を有するように組み合わせることが可能であること、またこれらの合金に熱処理を施すことが可能であることが認識され、そして材料除去加工後の最終熱処理によって各インプラントまたは補綴コンポーネントに必要な機械的性質がもたらされ得ることが認識された。

従って、本発明の目的に適した合金仕様は、以下と、すなわち、
Ｃ：最大０．５％，
Ｓｉ：最大２．５％，
Ｃｒ：２２〜２９％，
Ｍｎ：最大１％，
Ｎｉ；最大３％，
Ｆｅ：最大３％，
Ｃｅ：最大１％，
Ｇａ：最大５％，
Ｂ：最大２．５％と、
それぞれの場合において、「Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｔｉ」から成る群の、硬化析出物または固溶体を形成する元素のうちの少なくとも１つ（これらの元素の濃度には、存在する場合、下記の割合が適用される）と、
Ｍｏ：３〜９％，
Ｗ：３〜９％，
Ｎｂ：３〜９％，
Ａｌ：０．１〜６％，
Ｔｉ：０．１〜６％、
ならびに残部として、Ｃｏおよび作製によって生じる不可避的不純物とから成るコバルト基合金を提供する（単位：重量％）。

本発明において使用されるコバルト基合金には炭素が最大０．５重量％の濃度で存在し得る。炭素は通常望ましくない不純物である、というのもＣｒリッチな炭化物の析出によって耐食性が低下するからである。従って最適には、Ｃ濃度は最大０．１重量％、特に０．１重量％未満に制限される。

本発明において使用されるコバルト基合金にはケイ素が最大２．５重量％の濃度で存在し得る。ケイ素を添加することにより、融点および溶融物の粘度が低下する。同時にケイ素は、インプラントに任意で取り付けられるセラミックベニアの付着が、酸化物または酸化化合物の形成によって向上するという肯定的な効果を有する。この効果を活かすため、Ｃｏ合金のＳｉ濃度は少なくとも０．８重量％とすることができる。２重量％を超えるとＳｉの特性向上効果はなくなる。

本発明において使用されるコバルト基合金において、クロムは２２〜２９重量％、特に２２．００重量％超〜２９．００重量％未満の濃度で存在し得る。クロムは耐食性のために必要であり、各インプラントの硬度の最終調整のために本発明において使用される固溶強化にも関係する。Ｃｒは、Ｃｒ濃度が少なくとも２３重量％、特に２３重量％超の場合、本発明によって使用されるＣｏ合金に最適な効果を提供する。同時に、Ｃｒ濃度が最大で２７重量％、特に２７．００重量％未満の場合、特に口腔内での定期的な使用において十分な耐食性が確保されることが証明されている。

濃度が最大１重量％のマンガンは、ケイ素と同様に、溶融物の粘度およびベニアへの付着に影響を与える。更にＭｎ硫化物の生成によって硫黄が定着する。本発明によるＣｏ合金におけるＭｎの肯定的な効果は、特にＭｎ濃度が少なくとも０．０１重量％である場合に利用することができる。１重量％を超えると、Ｍｎはもはや特性向上効果を与えなくなり、Ｍｎ濃度が最大０．５重量％の場合、Ｍｎの存在は最適な効果を与える。

本発明において使用されるＣｏ合金におけるニッケル濃度は最大３重量％であるが、特に口腔で使用される場合には、アレルギー反応を安全に避けるため、最大０．１重量％、特に０．１重量％未満の濃度に制限され得る。しかしながらＮｉ濃度がより高いコバルト基合金は、膝または臀部のインプラントの用途に必要とされる材料の機械的性質を達成するために、膝または臀部のインプラントに適することがある。

鉄は、作製プロセスの結果として本発明において使用されるコバルト合金に含まれることになるが、材料の耐食性を損なわないよう、最大で３重量％、特に３．０重量％未満に制限される。Ｆｅの存在によるマイナス効果は、Ｆｅの濃度が最大で０．５重量％、特に０．１重量％未満に制限される場合、特に安全に回避することができる。

セリウムは本発明において使用される合金に最大1重量％の濃度で添加することができる、というのもそれが酸化物の形成によってセラミックベニアへの結合を大幅に向上するからである。

ガリウムは本発明において使用されるコバルト基合金に最大５重量％の濃度で存在し得る。またガリウムは固溶強化に関係し、熱膨張係数の低下に寄与する。

ホウ素は最大２．５重量％の濃度でＳｉと同等の効果を有する。更にホウ素は酸化物の色に影響を与え、ホウ化物析出物を形成することにより、硬度および強度の増大をもたらす。材料が非常に脆くなるため、２．５重量％超えの濃度は避けるべきである。

サブトラクティブプロセスを実行した後に得られるインプラントの硬度を調整するために、本発明において使用される析出物の形成を生じさせるよう、本発明において使用されるＣｏ基合金は、「Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｔｉ」から成る群の少なくとも１つの析出物形成元素を含み、これらの元素はＣｏ合金において個々に存在するだけでなく、もちろん相互の組み合わせで存在することも可能である。例えば、それぞれの場合、本発明において提供される析出物形成元素の群から２つ以上の元素をＣｏ合金に含有させることができる。

３〜９重量％の濃度のモリブデンは第一に耐食性を増大させるが、顕著な固溶強化や、その結果として、Ｃｏ合金の硬度および強度の効果的な増大をもたらす。同時に、Ｍｏは熱膨張係数の低下に寄与する。Ｍｏ濃度が少なくとも４重量％の場合、Ｍｏの肯定的な影響を特に安全に利用することができる。実用試験により、Ｍｏの肯定的な影響を利用するには、Ｍｏの濃度を最大６重量％に制限すれば通常十分であることが証明されている。

本発明において使用されるＣｏ合金において、３〜９重量％の濃度のタングステンはモリブデンと同様の効果を有することから、先ず耐食性を増大させるが、顕著な固溶強化ももたらし、その結果、Ｃｏ合金の硬度および強度の効果的な増大ももたらす。同時にＷは熱膨張係数の低下に寄与する。Ｗ濃度が少なくとも４重量％の場合、Ｗの肯定的な影響を特に安全に使用することができる。実用試験により、Ｗの肯定的な影響を利用する場合、Ｗ濃度を最大６重量％に制限すれば十分であることが証明されている。

ニオブは本発明において使用されるＣｏ合金に３〜９重量％の濃度で存在し得る。炭素が存在する場合、ニオブは先ずニオブ炭化物の形成を増大させる。このようにして不可避的炭素不純物が定着し、その結果、耐食性を低下させるＣｒおよび／またはＭｏ炭化物の形成が防止される。Ｎｂがその濃度で存在すると、間接的に耐食性の増大がもたらされる。別の観点では、Ｎｂの効果はタングステンまたはモリブデンの効果に相当する。Ｎｂ濃度が少なくとも４重量％である場合、Ｎｂの肯定的な影響を特に安全に利用することができる。実用試験により、Ｎｂの肯定的な影響を利用するには、Ｎｂ濃度を最大で６重量％に制限すれば通常十分であることが証明されている。

アルミニウムおよびチタニウムは金属間相形成に同等に関係しており、従って析出硬化を補助する。これらは必要に応じ、原子百分率に関して１：１の比で置換可能である。存在する場合、本発明において使用されるＣｏ合金のＡｌ濃度は０．１〜６重量％であり、Ｔｉ濃度は０．１〜６重量％、特に最大５重量％であり、少なくとも２重量％のＡｌ濃度または少なくとも１重量％のＴｉ濃度は特に有効であることが証明されている。同時に、最大４重量％のＡｌ濃度または最大３重量％のＴｉ濃度は、本発明における目的に通常十分であることが証明されている。

必要であれば、切削加工の前に、本発明によるそれぞれの場合に使用、提供されるブランクに熱処理を施すことができる。この熱処理において、ブランクは１０５０〜１３００℃の温度で１５〜６００分間、溶体化焼鈍される。最適な溶体化焼鈍の結果は溶体化焼鈍期間が少なくとも６０分である場合に達成され、焼鈍結果の最適化に関しては、最大４８０分の溶体化焼鈍期間であることが証明されている。これは溶体化焼鈍温度が少なくとも１１５０℃の場合の溶体化焼鈍の最適化にも寄与し、同様に最大１２５０℃の溶体化焼鈍温度も最適化に関して証明されている。溶体化焼鈍によって金属間相の分解と結晶成長が促されて硬度が低下し、ブランクは材料除去加工に最適な硬度を有するようになる。

溶体化焼鈍処理の加熱速度は５Ｋ／分以上２０Ｋ／分以下とし、これは従来の溶体化焼鈍炉の一般的な範囲内である。このように加熱することによって十分な加熱が確保される。更に加熱速度は本発明によって作製される生成物の特性に影響を与えない。溶体化焼鈍の後、ブランクは５〜１０００Ｋ／分の冷却速度で室温に冷却され得る。冷却速度が遅い場合、析出および再結晶化の可能性があり、その結果、このステップにおいて望ましくない硬度の上昇が生じる可能性がある。冷却が大幅に速く行われると、熱応力によって反りや亀裂が生じ得る。この場合、冷却速度は断面積、およびより具体的には各場合に応じてコア領域においても必要とされる冷却が達成されるよう、本発明の制限内で選択されるものとする。

従来、溶体化焼鈍は通常の大気状態で実行することができる。溶体化焼鈍後の焼入れは空気または水を使って従来と同様の方法で行うことができる。

しかしながら通常の大気圧下において、従来の溶体化焼鈍中に生成されるスケールを除去するための労力を回避するのであれば、真空下で溶体化焼鈍処理を行ってもよい。真空下での溶体化焼鈍はそれぞれのブランクの酸化およびスケーリングを防止するため、スケールや酸化物を除去するために必要な二次加工を最小限に抑えることができ、二次加工に必要とされる測定を回避することができる。続いて加圧窒素によって焼入れを行い、酸化およびスケールの形成を回避することができる。

材料除去加工の最適な硬度は一般には最大３５ＨＲＣ、特に最大２８ＨＲＣの範囲である。

ＨＲＣで表される硬度は、従来ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６５０８−１で定められるプロセスに従って測定される。

硬度を調整するために、ブランクの材料除去加工によって得られたインプラントは、６００〜１０００℃、特に最大９５０℃の時効温度に少なくとも５分、特に少なくとも６０分、そして最大で６００分の時効期間保管することができる。本発明によって使用される析出プロセスが特に安全である少なくとも７００℃の時効温度は特に有用であることが証明されている。特にこの目的のため、時効温度は少なくとも７５０℃に設定され得る。

この場合、５〜１５０分、特に５〜１２０分の時効期間は、本発明によって使用される析出プロセスをもたらすには一般に十分であることが証明されている。それぞれの合金の変形例に応じて、最大２０分の時効期間で良好な硬度が達成され、その他の合金の変形例では、少なくとも８０分の時効期間がこの点において有利であることが証明されている。従来の炉を使用して適切かつ十分な加熱を確実に達成するには、この場合においても加熱速度は５Ｋ／分以上２０Ｋ／分以下であるべきである。時効後、ブランクは冷却速度５〜２０Ｋ／分で室温に冷却され得る。

歯科技術分野の用途において、各使用に求められる硬度および強度のレベルを達成するために、通常は付加的な手段は必要とされない。しかしながらその他の場合、例えば身体の内外に取り付けるスプリント、ネジ、ブレースなどの締結コンポーネントを作製する場合には、硬度および強度のレベルを高めるために、冷間変形によって各生成物に加工硬化を行うことが適切であり得る。通常加工硬化は時効前に行われる、というのも、それから形成されるブランクまたは生成物はまだ軟質であり、従って硬化の可能性を最大にするからである。２００℃未満の温度で行われる変形プロセスは、加工硬化のための冷間変形のオプションとして提供される。これには変形が張力、圧縮または曲げによって生成されるプロセスが含まれる。これらのプロセスにはスエージ加工、引抜き加工、矯正加工、延伸加工などが含まれる。この場合、典型的な変形の程度は最大８０％である。このようにして、硬度を最大で３００％増やすことが可能である（例えば初期状態の２０ＨＲＣから冷間加工硬化状態の６０ＨＲＣまで）。

インプラントにセラミックベニアを設ける場合、時効温度がそれぞれのセラミック層の焼付け温度に対応するように時効温度を選択することができる。そして析出硬化または固溶強化およびセラミックベニアの焼付けプロセスを１つにまとめ、付加プロセスを必要としないようにすることが可能であり、ベニアの焼付けは、析出硬化または固溶強化およびこれらによって調整されるインプラントの特性に付加的な影響を与えない。

これは化学成分、温度および熱処理時間を特別に調整して組み合わせることによって可能である。しかしながらベニアリングは後で行うこともできる。本発明による合金により、この場合、熱処理およびベニアリングのプロセスパラメータを広範囲にわたって調整することが可能となる。このため、最適な機能特性はプロセスを複雑化することなく調整することができる。

本発明の実行可能性を実証するために、「変形例Ｉ」〜「変形例ＸＩ」の１１の異なる合金系を鋳造によって作製した。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｓｉ「基合金」に基づいて、合金元素Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，ＡｌおよびＴｉを変化させた。

表１〜１１では、変形例Ｉ〜Ｘ１のそれぞれに関して、一般合金仕様、一般合金仕様において最適と思われる合金仕様、具体的に検討された試料の分析、および合金仕様の軟質バージョンと硬質バージョンを示している。バージョンの柔らかさおよび硬さは、主に合金元素ＡｌおよびＴｉの濃度を変化させることによって調整されるが、これは上述の合金元素の析出硬化への影響は最も顕著だからである。

これとは対照的に、Ｍｏ，ＷおよびＮｂの変化は主に固溶強化に影響を与え、それによって溶体化焼鈍の硬度が変化する。Ｍｏ，ＷおよびＮｂは特にＡｌまたはＴｉと組み合わせることによって顕著な析出硬化をもたらす。ＡｌまたはＴｉがなくても析出硬化は可能であるが、顕著なものではない。

ＴｉおよびＡｌの濃度を除き、それぞれの場合において具体的に調査した試料のそれぞれの合金成分の濃度を、スパーク分光計を用いて周知の方法によって測定した。ＡｌおよびＴｉの濃度は、湿式化学を用い、周知の方法でそれぞれの場合において測定した。

全ての試料を先ず１２５０℃で８時間、真空で溶体化焼鈍した。加熱は約１０Ｋ／分の加熱速度で行った。溶体化焼鈍に続いて焼入れを３．５ｂａｒの窒素を用いて行った。これはここで実行した実験における３０〜５０Ｋ／分の冷却速度に相当する。

実際には溶体化焼鈍後、ブランクの材料除去加工後にインプラントを作製する。

続いてそれぞれの場合において、時効試験を５００〜１０００℃（１００℃刻みで）の温度範囲で１０時間行った。加熱および冷却速度はそれぞれ約１０Ｋ／分である。各熱処理後、ＨＲＣでの硬度を測定した。表１〜１１は、特に調査した分析に関して、少なくとも５つの個々の測定から得られた平均値を示している。この場合、変形例Ｖは本発明に対応していない、というのもこの変形例は、本発明によって提供される、析出硬化または固溶強化を生じさせる群のいずれの元素も含んでいないからである。

表１〜１１に示す結果において、特にＡｌおよびＴｉを含有する合金は、時効が約８００℃の温度範囲で行われた場合に顕著な析出硬化を生じやすいことを実証している。

変形例ＩＩＩおよびＶは時効処理後に比較的少ない硬度の増加を示しているが、これらの変形例は加工硬化によって硬度を増加させる場合に特に適している。このように、変形例ＩＩＩおよびＶにおいて、試料の加工硬化によって最大６０ＨＲＣの硬度増加が達成できることが示された。

特に調査した変形例ＶＩＩ〜ＸＩの試料に基づき、時効時間による硬度の増加を調べるため、時効試験を更に行った。時効時間は２０分刻みで最大１２０分まで変化させた。また、すでに説明した１２５０℃における溶体化焼鈍後の状態から試験を始めた。熱処理の残りのパラメータは変えなかった。

その時効試験の結果を表１２に示す。尚、６０分を超える時効時間は硬度の大幅な増加をもたらす。変形例ＶＩＩ〜Ｘにおいて、８００℃で１２０分間時効した後の硬度は１０時間時効した後の硬度と同じであった。

このように、本発明は、サブトラクティブプロセスを適用することにより、インプラントまたは補綴、特に歯科インプラントまたは補綴の簡易な作製が可能になることを示している。このため、本発明はブランクを作製するための析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金の使用を提案する。このようなブランクは、本発明による方法を行うに際して軟質な状態で提供される。続いて各コンポーネント（インプラントまたは補綴）が軟質なブランクから材料除去加工によって作製される。その後インプラントまたは補綴の熱処理が行われ、その硬度は析出硬化または固溶体形成によって調整される。

Claims (15)

1. ブランク作製用の析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金の使用であって、前記ブランクは、その軟質な状態において、前記ブランクからインプラントまたは補綴をけずるために材料除去加工を実行することができるように提供され、析出硬化または固溶強化によって前記インプラントまたは補綴の最終硬度を調整するために、前記インプラントまたは補綴は前記材料除去加工後に熱処理が施される、使用。
2. インプラントまたは補綴を作製する方法であって、以下の加工ステップ：
   ‐析出硬化または固溶強化−生体適合性コバルト基合金から成る軟質なブランクを用意するステップ；
   ‐材料除去加工によって前記軟質なブランクからインプラントまたは補綴をけずるステップ；および
   ‐前記インプラントまたは補綴に熱処理を施し、析出硬化または固溶強化によって硬度を調整するステップ、
   を含む、方法。
3. 前記ブランクは、該ブランクから各インプラントまたは各補綴がフライス加工によってけずられる円盤である、請求項１または２に記載の使用または方法。
4. 前記コバルト基合金は、以下（単位：重量％）、
   Ｃ: 最大０．５％，
   Ｓｉ: 最大２．５％，
   Ｃｒ：２２〜２９％，
   Ｍｎ： 最大１％，
   Ｎｉ： 最大３％，
   Ｆｅ：最大３％，
   Ｃｅ：最大１％，
   Ｇａ：最大５％，
   Ｂ：最大２．５％と、
   それぞれの場合において、「Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｔｉ」から成る群の、硬化析出物または固溶体を形成する元素のうちの少なくとも１つ（これらの元素の濃度には、存在する場合、下記の割合が適用される）と、
   Ｍｏ：３〜９％，
   Ｗ：３〜９％，
   Ｎｂ：３〜９％，
   Ａｌ：０．１〜６％，
   Ｔｉ：０．１〜６％、
   ならびに残部として、Ｃｏおよび作製によって生じる不可避的不純物とから成る、請求項１〜３の何れか一項に記載の使用または方法。
5. 前記コバルト基合金のＣ濃度は最大で０．１重量％である、請求項４に記載の使用または方法。
6. 前記コバルト基合金のＳｉ濃度は０．８〜２．０重量％である、請求項４または５に記載の使用または方法。
7. 前記コバルト基合金のＣｒ濃度は２３〜２７重量％である、請求項４〜６の何れか一項に記載の使用または方法。
8. 前記コバルト基合金に存在する硬化析出物または固溶体形成元素の濃度に関して、以下の割合（単位：重量％）：
   Ｍｏ：４〜６％,
   Ｗ：４〜６％，
   Ｎｂ：４〜６％，
   Ａｌ：２〜４％，
   Ｔｉ：１〜３％
   が適用される、請求項４〜７の何れか一項に記載の使用または方法。
9. 前記コバルト基合金のＭｎ濃度は最大で０．５％（重量％）である、または前記コバルト基合金のＮｉ濃度は最大で０．１％（重量％）である、請求項４〜８の何れか一項に記載の使用または方法。
10. それぞれの場合、硬化析出物を形成する少なくとも２つの元素が前記コバルト基合金に存在する、請求項１〜９の何れか一項に記載の使用または方法。
11. 前記ブランクは前記材料除去加工の前に、１０５０〜１３００℃の温度で１５〜６００分間にわたって溶体化焼鈍される、請求項１〜１０の何れか一項に記載の使用または方法。
12. 前記溶体化焼鈍後、前記ブランクは５〜１０００Ｋ／分の冷却速度で室温に冷却される、請求項１１に記載の使用または方法。
13. 前記インプラントまたは補綴は、その硬度を調整するために、６００〜１０００℃の時効温度で５分以上６００分以下の時効期間の間保管される、請求項１〜１２の何れか一項に記載の使用または方法。
14. 前記時効温度は少なくとも７００℃である、請求項１３に記載の使用または方法。
15. 前記時効期間は５〜１５０分である、請求項１３または１４に記載の使用または方法。